Stephan’s kwintet, een bekende groep van sterrenstelsels. Credit: NASA
Met de Webb ruimtetlescoop zijn heldere sterrenstelsels in het vroege heelal ontdekt die wijzen op het bestaan van grote sterrenstelsels die er toen volgens het heersende ΛCDM model nog niet zouden zijn. Vraag is dus hoe die stelsels zo vroeg in het heelal al zo groot konden zijn. De gangbare theorie á la ΛCDM zegt dat er in dat vroege heelal verschillen in dichtheden waren en dat op de plek waar de donkere materie dichter op elkaar zat ook gewone materie werd aangetrokken en dat dáár sterren en sterrenstelsels ontstonden. Alleen gaat dat proces véél langzamer dan wat is waargenomen. Vandaar dat er wordt nagedacht over alternatieve theorieën. Eentje daarvan is die van Smadar Naoz (UCL) en zijn team, die het zogeheten Supersonic Project team vormen, met leden in de VS, Italië en Japan. Zoals de naam al zegt houden ze zich bezig met materie dat met supersonische snelheden beweegt – lees: “Supersonische snelheid is een hogere snelheid dan die waarmee geluid zich voortplant in het medium waarin bewogen wordt”. En dat is ook precies wat ze denken: dat de materie in het vroege heelal, die bijna uitsluitend uit de lichtste elementen waterstof en helium bestond, zich in stromen met supersonische snelheden voortplantte. Simulaties die ze hebben uitgevoerd laten zien dat als materie niet met zulke hoge snelheden beweegt de interactie met donkere materie veel minder snel leidt tot stervorming dan wanneer de materie wel met hoge snelheden reist. In de allerkleinste sterrenstelsels zal de interactie leiden tot een lagere stervormiung, maar in iets grotere sterrenstelsels juist tot een grotere stervorming. Ze denken dat de Webb ruimtetelescoop in staat moet zijn om dergelijke sterrenstelsels in het vroege heelal te ontdekken, stelsels die er al waren toen het heelal nog maar 375 miljoen jaar oud was.
Meer informatie hierover is te vinden in het vakartikel van Claire E. Williams et al, The Supersonic Project: Lighting Up the Faint End of the JWST UV Luminosity Function, The Astrophysical Journal Letters (2024).
Bron: Phys.org.
Gaat het hier niet om de lichtsnelheid ipv de geluidssnelheid? De geluidssnelheid is zo langzaam. Als ik met 3 keer de geluidssnelheid reis kan over 8 uur horen wat jij gisteren gezegd heb.
Ik kan mij wel voorstellen dat bij hogere snelheid meer stervorming is want dat wil zeggen dat er een krachtiger ( zwaardere) botsing heeft voorgedaan.
Bij die botsing is niet alle materie omgezet in gas maar zijn er ook fragmenten van zwart gat vrijgekomen die vervolgens de kernen vormen van de ontstane sterren.
Er is niet 1 geluidssnelheid. De snelheid waarmee geluid zich voortplant is afhankelijk van het medium waarin geluidsgolven zich voortplanten. In water gaat het 4x sneller dan in lucht, in vaste stoffen kan het nog veel sneller gaan.
Het is misschien lastig om het geluidsgolven te noemen want er bestaan twee definities van ‘geluid’: dat wat we horen, en de tweede: wanneer een bron energie overdraagt aan een ander medium (lucht, water, maar ook gebieden van veel lagere dichtheid, zoals gas- en stofwolken in de ruimte), waardoor de deeltjes in dat medium trillen en deze trillingen gedragen zich als een golf. Die golven bestaan uit gebieden van hoge zowel als lage druk die door dat medium reizen. Dat zijn in de ruimte door de lage dichtheid van het medium heel lage frequenties, onhoorbaar, al stond je er naast bij wijze van spreken, maar ze zijn er wel.
“Bij die botsing is niet alle materie omgezet in gas maar zijn er ook fragmenten van zwart gat vrijgekomen die vervolgens de kernen vormen van de ontstane sterren.”
Ik weet niet zeker wat je hier bedoelt, maar je kunt echt geen fragmenten van een zwart gat losmaken met welke botsing dan ook.
Wat er in de kern van een ster gebeurt is verder tamelijk goed bekend. Dat is waar atomen gefuseerd worden. Als die kern een zwart gat zou zijn, dan was er geen fusie en ook geen ster.
Je kunt echt geen fragmenten van een zwart gat losmaken met welke botsing dan ook, dat betwijfel ik. Als er twee zwarte gaten op elkaar crashen en ze hebben een tegengestelde spin , dan valt door de druk en dus hitte ,de oorspronkelijke materie uiteen en neemt een veel grotere, warmere ruimte in.
Deze explosie veroorzaakt niet alleen kleine deeltjes die waterstof vormen maar er kunnen ook stofdeeltjes ontstaan of puindeeltjes, of rotsen. Kijk maar eens naar een foto van een quasar, met dit idee in het achterhoofd, ik zie het voor me.
Je mag het best betwijfelen, maar:
1. zonder een realistisch mechanisme is het gespeculeer (en zonder de bijbehorende wiskunde is het mechanisme per definitie niet realistisch).
2. het gaat lijnrecht in tegen algemene relativiteitstheorie (ART), zo’n beetje de meest geteste natuurkundige theorie. Dat wil niet zeggen dat ART per se de juiste theorie is, wel dat je van heel goede huize moet komen om een realistisch alternatief te bieden. “Ik zie het voor me” is leuk voor de kroeg, maar is als mechanisme echt volkomen ontoereikend.
ART voorspelt voor botsende zwarte gaten een groter en zwaarder zwart gat, kleiner dan de som van de twee voorgangers. Het verschil aan massa wordt in energie weggevoerd: zwaartekrachtsgolven. Die zijn ook gevonden en voldeden aan wat er voor ze voorspeld werd op grond van ART.
Verder. Het zwarte gat bevindt zich binnen een waarnemingshorizon. Vanaf daar ontsnapt zelfs licht niet (Hawkingstraling is hier niet relevant). Dus ook zeker geen deeltjes met massa zoals een proton (waterstof). Dan moet het sneller dan het licht reizen.
Een quasar is een actief zwart gat dat enorm veel gas in zijn directe omgeving heeft en dat verhit en deels opslokt. De aanwezigheid van dat gas vereist echt geen botsende zwarte gaten. Als die dat gas moesten maken, waar kwamen die zwarte gaten dan zelf vandaan?
En je kunt echt niet naar zo’n foto kijken en dan ‘weten’ dat “Deze explosie niet alleen kleine deeltjes die waterstof vormen veroorzaakt, maar er ook stofdeeltjes kunnen ontstaan of puindeeltjes, of rotsen.” Echt, kom op…
Er is dus zowel theoretisch als praktisch heel veel bewijs dat zegt dat er geen brokjes van een zwart gat (etc) kunnen worden afgeslagen.
Ik zal proberen iets wiskundig uit te leggen:
Stel je hebt twee super zware zwarte gaten met een diameter van 100.000kilometer. Deze twee crashen op elkaar waarbij 1000 kilometer materie in een fractie van een seconde 1000 keer zo groot wordt.
Hierbij ontstaat er binnen een seconde een ruimte van 1000 naar 1miljoen kilometer. De groei is dus groter dan de lichtsnelheid.
Er kunnen deeltjes zijn die meeliften op die magistrale voortstuwing.
Jelle, waar komen al deze getallen vandaan? Anders gezegd: wat is de fysische grondslag van deze getallen?
Hallo Arie. De getallen die ik gebruik zijn kleiner dan de maximale waarden. Ik wou niet overdrijven. Er zijn zwarte gaten groter dan 100.000 kilometer.
Als 1 deel materie waaruit het zwarte gat bestaat na explosie 1000 keer zo groot wordt is dat ook niet overdreven.
Dat er slechts 1000 kilometer ontploft is ook niet overdreven. Nu kunnen we het nog hebben over de tijdsduur van de explosie, 1 seconde is dat te lang of te kort?
Jelle, het blijft m.i. rekenen met getallen zonder enige grondslag. Neem bijvoorbeeld: “Stel je hebt twee super zware zwarte gaten met een diameter van 100.000kilometer. Deze twee crashen op elkaar waarbij 1000 kilometer materie in een fractie van een seconde 1000 keer zo groot wordt.” Ik weet niet precies wat ik mij moet voorstellen met “1000 km materie”, maar alle botsingen van zwarte gaten die sterrenkundigen tot nu toe hebben waargenomen en die gedetecteerd zijn met behulp van zwaartekrachtgolven waren schone botsingen, d.w.z. dat er geen enkele vorm van straling vrij kwam. Met andere woorden: de twee zwarte gaten botsten en smolten samen zonder ook maar één gram materie te verliezen. Dus je idee dat 1 deel materie na de explosie (feitelijk: botsing/samensmelting) 1000 keer zo groot wordt is op niets gebaseerd.
Ho, ho, Arie ….bij de GW190521 collaps zijn er 9 zonmassa´s verdampt, maar goed, dat helpt Jelle niet met zijn vreemde verhaal waar massa en afstand aan elkaar gelijkgesteld worden en de brokstukken in het rond vliegen. zie https://www.astronomy.com/science/the-biggest-black-hole-merger-just-got-weirder/
citaat: “This event was the result of two black holes of approximately 85 and 66 solar masses coming together. The result was a black hole with a mass of 142 Suns.”
Op een andere website postte je dit idee ook. Ook daar is je netjes uitgelegd waarom het niet kan en de fouten in je redenering zijn zowat allemaal besproken. Je bedankte toen voor de “inspirerende informatie”. Om vervolgens hetzelfde verhaal hier te komen vertellen.
Waarom bedanken voor inspirerende informatie als je die informatie daarna totaal niet kunt verwerken en dan maar ergens anders hetzelfde verhaal gaat ophangen? Zinloos.
Wat “we” tot nu toe hebben geregistreerd zijn de samensmeltingen binnen oorspronkelijk binaire systemen waar BH netjes naar elkaar toe cirkelen. Maar wat als er 2 black holes van gelijke massa op 1 rechte lijn met grote snelheid op elkaar afstevenen… Ik kan me eigenlijk ook best wel voorstellen dat dit leidt tot fragmentatie, ongeacht de spin richting. zie https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-018-5664-9 in dat geval m.b.t. een monopool, maar toch….
En deze: https://www.livescience.com/2-pairs-of-gigantic-runaway-black-holes-spotted-on-collision-course-and-theyre-bringing-four-entire-galaxies-with-them
Is het wel zo zeker dat in een head-on geval alle kinetische- en massaenergie wordt omgezet in straling???
Hier een poging van Caltech http://www.tapir.caltech.edu/~sperhake/Research/BH_Simulations/head-on.html
1e link.
Die beschrijft sowieso geen botsing en is uiterst hypothetisch onder f(R)-theorie, in combinatie met het Generalized Uncertainty Principle. Om maar iets te noemen (aanhakend op je eigen opmerking), er is nog nooit een monopool gevonden. Op geen enkele manier gaat dit trouwens over hoe zwarte gaten bij onderlinge botsingen materie los kunnen laten.
Dit werk is momenteel ook niet realistisch omdat je ART moet wegdoen of aanvullen voor dit scenario. Dat zou op zich best kunnen, maar pas als dat nieuwe model alles kan verklaren wat ART nu doet, plus nieuwe dingen die ART niet kan verklaren. Daar zit het in de verste verte niet in de buurt. En dan nog is observationeel bewijs nodig, net zoals zwarte gaten door ART werden voorspeld maar ze pas vanaf de jaren 1960-1970 serieus werden genomen toen we ze begonnen te vinden.
2e link.
Dat gaat over de vondst van superzware zwarte gaten op ramkoers. Ook dit komt totaal niet in de buurt van wat Jelle zegt.
3e link.
“Is het wel zo zeker dat in een head-on geval alle kinetische- en massaenergie wordt omgezet in straling???”
Nee, en ik meen dat niemand dat hier beweerde. De link geeft informatie hoe deze zwarte gaten samengaan en dat ongeveer 1/10 van de totale energie wordt weggestraald als zwaartekrachtsgolven. Niets bijzonders en ook hier komt niets in de buurt van Jelles verhaal.
1e link, gezocht op fragmentatie van een BH , antwoord: in theorie niet onmogelijk.
2e link, gezocht op kans van BH head-on collisions, antwoord: hier een praktijk voorbeeld gevonden.
3e link, theoretische simulatie zonder verdere onderbouwing die head-on effecten beschrijft zonder snelheidsparameters.(enige manier om eventuele kans op fragmentatie te bestuderen)
Ik moet het nog “zien” als er 2 BH met de halve lichtsnelheid elkaar head-on tegenkomen, en dat gaat echt niet fuseren met die dichtheid…. en dat komt dat wel degelijk in de buurt van Jelles verhaal…. ik gok in dat geval dan ook op fragmentatie, desnoods voer ik de snelheid nog wat op 🙂
Dat jij zegt dat fragmentatie van BH niet kan vind ik iets te stellig en nergens op gebaseerd.
“1e link, gezocht op fragmentatie van een BH , antwoord: in theorie niet onmogelijk.”
Deze ‘fragmentatie’ gaat *niet* over twee botsende zwarte gaten. Er komt *geen* materie vrij. Het is puur hypothetisch, niet theoretisch. Er is *geen* wetenschappelijke theorie of hypothese die dit idee van ‘afbreken van stukjes bij een botsing’ ondersteunt. Dat is de enige link die je had moeten hebben, maar die is er dus niet.
“2e link, gezocht op kans van BH head-on collisions, antwoord: hier een praktijk voorbeeld gevonden.”
Niemand zei dat zwarte gaten niet head on kunnen botsen.
Je hebt daarbij geen voorbeeld van BH head-on collisions gevonden, de zwarte gaten in kwestie moeten deze botsing nog gaan meemaken. Het is een voorbeeld van *superzware* zwarte gaten op ramkoers, ipv de meer gebruikelijke stellaire zwarte gaten. Wederom, niemand hier heeft beweerd dat dit niet kan. Het is ook niet head on. Beter kijken Nico… “The two pairs of colliding galaxies can be seen smearing stars and gas across space as they spiral closer to each other.”
En het ondersteunt Jelle niet.
“3e link, theoretische simulatie zonder verdere onderbouwing die head-on effecten beschrijft zonder snelheidsparameters.(enige manier om eventuele kans op fragmentatie te bestuderen)”
Dit volg ik niet.
Hoe dan ook is ook die derde link irrelevant voor Jelles uitspraken en gaat het daar niet over fragmentatie.
“Ik moet het nog “zien” als er 2 BH met de halve lichtsnelheid elkaar head-on tegenkomen, en dat gaat echt niet fuseren met die dichtheid”
Persoonlijk (on)geloof is eveneens irrelevant.
1. Wanneer twee objecten elkaar met de helft van de lichtsnelheid in rechte lijn naderen, dan gebruiken we de “relativistische snelheidssom”. Die is lastig hier neer te pennen, maar in dit geval zouden beide objecten elkaar met 0.8 c naderen, dus 4/5 van de lichtsnelheid. Zoek maar op.
2. De dichtheid van zwarte gaten wordt *lager* naarmate ze groter zijn. Maar dit doet er niets toe, zwarte gaten worden gewoon groter als ze iets opslokken, hun dichtheid is geen factor.
3. En het allerbelangrijkst: om materie ‘eraf te slaan’ moet die materie de ontsnappingssnelheid bereiken. Die is binnen de waarnemingshorzion groter dan de lichtsnelheid. Dus moet die materie sneller dan het licht. Moet ik nog uitleggen dat ook dat niet kan of hoef ik niet 100 jaar wetenschap samen te gaan vatten voor we het eens zijn dat Jelles idee volslagen onmogelijk is?
Totdat Jelle ART in zijn geheel kan vervangen door iets beters, dat bovendien voorspelt dat zwarte gaten bij botsingen kunnen versplinteren, *en* we daar observaties van hebben, blijft dat staan.
Prima, ieder zijn mening June. Moeilijk in te schatten allemaal maar men is er sinds kort druk mee bezig bij Johns Hopkins en Caltech.
zie: https://hub.jhu.edu/2023/02/22/hopkins-scientists-simulate-black-hole-collision/
Dat wil uiteraard niet zeggen dat het ook allemaal hoeft te kloppen met de kennis van nu en de simplificaties die ze in hun simulaties/modellen toepassen.
“ieder zijn mening”
Nico, jouw links ondersteunen het verhaal van Jelle helemaal nergens. Het is alsof Jelle zegt dat kabouters de bomen laten omvallen waarbij eekhoorns ontstaan en jij post steeds maar onderzoeken waarin staat dat bomen echt kunnen omvallen en er hard gewerkt wordt aan beter begrip van omvallende bomen. En als je erop gewezen wordt dat die links niets te maken hebben met “eekhoorns komen van omvallende bomen” is het ineens een kwestie van meningen?
“Dat wil uiteraard niet zeggen dat het ook allemaal hoeft te kloppen met de kennis van nu en de simplificaties die ze in hun simulaties/modellen toepassen.”
Maar wij hebben die modellen dus wel. Wij hebben simulaties. Wij hebben observaties. Wij gebruiken de wetenschappelijke methode. Wat heeft Jelle? Een paar regels speculatie en uit de lucht gegrepen getallen die je naar willekeur kunt aanpassen en het verandert niets aan het verhaal.
En toch lijk je dat allemaal gelijkwaardig aan elkaar te vinden.
Nico, klopt helemaal, bij GW190521 vloog er inderdaad binnen een seconde negen zonsmassa weg. Maar dat was negen zonsmassa aan energie, dat als zwaartekrachtgolven wegvloog. Wel iets anders dan wel Jelle hier bedoelt. Er vliegt niet x massa keer duizend in de vorm van materie weg als gevolg van zo’n samensmelting van zwarte gaten.
Precies, en die energie doet hier bij Ligo de metertjes bewegen 🙂
Ik grijp niet alles uit de lucht. Ik ben geïnspireerd door fragmenten van de oerknal en zijn kleine lelijke broertje de kernbom.
Bij mijn voorbeeld wordt slechts 0,5 % van de totale massa omgezet in een andere vluchtige stof.De massa van die stof blijft bijna hetzelfde maar de plaats die ze inneemt wordt 1000 keer zo groot.
Hierbij is geen sprake van fusie maar van splitsing een ondergewaardeerde reactie op deze draad.